(19)--8.1原子发射光谱的基本原理.pdf

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1、原子发射光谱法原子发射光谱法第八章 Atomic Emission Spectroscopy8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理钠黄色，钾紫红色 原子发射火焰光度法8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理原子发射光谱法基本原理原子发射光谱分析法（原子发射光谱分析法（AESAES）：）：是利用元素的是利用元素的原子或离子原子或离子在在热或电能热或电能的的激发下，其激发下，其外层电子外层电子在不同能级之间的跃迁，发射不同的特征谱线，在不同能级之间的跃迁，发射不同的特征谱线，根据根据发射的谱线波长进行定性分析发射的谱线波长进行定性分析，测量，测量谱线的强度谱线的强度进行定

2、量分析的进行定量分析的方法。方法。AESAES：原子外层电子由激发态到基态之间的跃迁：原子外层电子由激发态到基态之间的跃迁8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理原子发射光谱法基本原理原子发射光谱的产生：在通常情况下，原子处于基态，原子在受到热（火焰）或电（电火花）激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱特征辐射基态原子M激发态M*热能、电能（激发能）E谱线8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理能级量子化，E=h=hc/Q：为什么原子发射光谱为线状光谱？线状光谱铁标尺：在210-600 nm范围内有几千条谱线，每一条谱线都已被精确测量。所以通常用铁的光

3、谱作为波长的标尺，来判断其它元素的谱线。8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理第一共振线由第一激发态到基态的跃迁所发射的谱线最易发生，能量最小（灵敏线）原子线：原子的外层电子跃迁产生的谱线原子线与离子线离子线：离子的外层电子由激发态到基态的跃迁所发射的谱线。是离子的特征共振线 Q：离子线的波长可根据电离能计算吗？8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理激发能与电离能激发能使原子外层电子由基态激发到激发态所需的能量。把电子激发到第一激发态所需的能量最小，称为该元素的共振电位。电离能原子获得足够的能量产生电离，电离所需的能量称为电离能。失去一个电子时，称为一次电离。能量更

4、大时，离子还可进一步电离成二次电离、三次电离。离子被激发后发射的离子线，与电离能的大小无关8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理原子线原子线表示：表示：I I 表示原子发射的谱线；表示原子发射的谱线；离子线离子线表示：表示：II II 表示一次电离离子发射的谱线表示一次电离离子发射的谱线 表示二次电离离子发射的谱线表示二次电离离子发射的谱线MgMg：I 285.21 nm I 285.21 nm（原子线）原子线）II 280.27 nmII 280.27 nm（MgMg+）EnergyExcitationEmissionIon Excited StateIon Ground St

5、ateExcited StatesGround StatesSchematic diagram of the excitation and emission process8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线跃迁遵循光谱选律禁阻跃迁钠D1线 D2线，第一共振线，最强线Na 能级图8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理谱线强度发射谱线强度：Iij=Ni Aij h ijh为Plank常数；Aij两个能级间的跃迁几率；ij发射谱线的频率gi、g0为激发态与基态的统计权重；Ei 为激发能；k 为玻耳兹曼常数；T 为激发温度

6、原子由某一激发态 i 向低能级 j 跃迁，所发射的谱线强度 Iij 与激发态原子数Ni，两个能级间的跃迁几率Aij，E成正比。在热力学平衡时，单位体积的基态原子数 N0 与激发态原子数 Ni 的之间的分布遵守玻耳兹曼分布定律8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理将 Ni 代入上式，得：谱线强度(1)激发能越小，谱线强度越强(2)温度升高，谱线强度增大，但易电离(3)跃迁几率越大，谱线强度越强(4)基态原子数越多，强度越大 狭缝宽度、曝光时间、激发方式、试样状态及干扰元素都会影响影响谱线强度的因素8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理谱线的自吸与自蚀自吸(self-a

7、bsorption)：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象。元素浓度低时，不出现自吸。随浓度增加，自吸越严重，当达到一定值时，谱线中心完全吸收，如同出现两条线，这种现象称为自蚀(selp-reversal)。谱线表 r：自吸 R：自蚀练习练习8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理单选题单选题1.1.当不考虑光源的影响时，下列元素中发射光谱谱线最为复杂的是当不考虑光源的影响时，下列元素中发射光谱谱线最为复杂的是 ()()A K B Ca C Zn D Fe A K B Ca C Zn D Fe2.2.电子能级差愈小电子能级差愈小,跃迁时发射光子的跃迁时发射光

8、子的 ()()A A 能量越大能量越大 B B 波长越长波长越长 C C 波数越大波数越大 D D 频率越高频率越高3.3.用发射光谱进行定性分析时用发射光谱进行定性分析时,作为谱线波长的比较标尺的元素是作为谱线波长的比较标尺的元素是 ()()A A 钠钠 B B碳碳 C C铁铁 D D 硅硅DCB8.1 原子发射光谱的基本原理原子发射光谱的基本原理1.1.原原子子发发射射光光谱谱分分析析法法（AESAES）：是是利利用用元元素素的的原原子子或或离离子子在在热热或或电电能能的的激激发发下下，其其外外层层电电子子在在不不同同能能级级之之间间的的跃跃迁迁，发发射射不不同同的的特特征征谱谱线线，根根据据发发射的谱线波长进行定性分析射的谱线波长进行定性分析，测量，测量谱线的强度谱线的强度进行定量分析的方法进行定量分析的方法2.2.原子线：原子的外层电子跃迁产生的谱线原子线：原子的外层电子跃迁产生的谱线3.3.自吸自吸(self-absorption)self-absorption)：中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，中心发射的辐射被边缘的同种基态原子吸收，使辐射强度降低的现象使辐射强度降低的现象 Summary of the Key Points